搅拌槽的COMSOL模拟.pptx

化學工程實驗攪拌槽之電腦模擬(COMSOL) OUTLINE 學習電腦模擬軟體(COMSOL)的基本操作，並模擬攪拌槽內流場情況。 計算 Torque、Power Draw、Re 及 Power Number，並探討之間的關係。 討論攪拌槽各參數的最佳化設計。 02 02 實驗原理 02 所求變數 02 COMSOL是以有限元素法(Finite Element Method, FEM)為基礎，通過求解偏微分方程式來實現真實的物理現象。藉由設定適當的初始條件、邊界條件及網格設定，即可計算求出數值解。 Navier-Stokes equations for Incompressible fluid [1] 02 FEM—有限元素法 有限元素法，將連續體分割成許多元素(element)，元素由節點(node)組成，將所有元素運算的結果集合起來，得到解。 [2][3][6] 02 FEM—有限元素法  輸入資料 導出元素方程式 運算求解 後處理 02 03 實驗儀器裝置 02 前置設定 各參數設定 模擬計算 結果呈現 02 前置設定 助教須先開啟電腦的遠端連線，連接工作站電腦 開啟桌面 COMSOL Data 資料夾，於此目錄下新增資料夾，檔名為日期_組別，再新增子資料夾，檔名為日期_組別_姓名 桌面開啟程式，點選File→open 開啟桌面 COMSOL 檔案(檔名: 學生使用(勿擅改參數))，另存新檔 File→Save As 將檔案存在剛剛新增的資料夾內，檔名為組別_姓名 COMSOL版面 02 各參數設定 02 模擬計算 02 結果呈現a：3D模擬圖 ，。 02 結果呈現b：匯出3D模擬圖 02 結果呈現c：計算 02 結果呈現d：2D流場 02 e. 匯出圖檔：點選 Model Builder→Results→Export(右鍵)→2D Image，在 Settings→ File 的 Filename 欄內先輸入步驟 d 中的 Title，接著點選上方的 Export 即可匯出 圖檔。 結果呈現e：匯出2D流場 02 照COSMOL問題討論單 02 結合在問題與討論 02 即本組實驗設計：實驗組數、探討變因 02 1、當轉速提高時，Po vs. Re 如何變化？ 參考上禮拜攪拌槽的實驗，設定攪拌翼高度9.6 cm，從轉速100 rpm~700 rpm模擬攪拌槽的情況，計算Po和Re，輸出2D和3D的圖片。 預測 曲線的前段是下降的趨勢，而後半部則持平 02 2、承1，若增加擋板數量，流場如何變化？Po vs.Re有何不同？ 承上題，做轉速100 rpm~700 rpm，0(上題做的)、2、4個檔板去模擬流場，輸出2D和3D的圖片。 固定轉速400 rpm， 0、2、4、6、8、10個檔板去模擬流場 預測 增加檔板數量會使漩渦不易生成，相同Re下，有檔板Po會較大 02 3、擺放攪拌翼最適當的高度為何？為什麼？ 課本給出的最適當高度是9.6cm，我們上週的高度是10.0cm，將攪拌翼高度設置8.5、9.0、9.6、10.0、10.5cm 去模擬流場 02 4、對照實驗四之結果，為何設定相同的參數(如：N、C、B 等)來模擬，Power Number 的大小仍與和實際操作時不同？ 取實驗四攪拌槽240、400、560 rpm在0、2、4個擋板下的數據，並在COMSOL上做了一模一樣的實驗進行模擬，來比較模擬和實際的不同。 Po 不同的原因： 攪拌槽實驗的通氣管相當一個檔板 實際做實驗時外界的空氣有混進攪拌槽 COMSOL沒有考慮到水和攪拌槽槽壁的摩擦力 02 02 [1]/wiki/%E7%BA%B3%E7%BB%B4-%E6%96%AF%E6%89%98%E5%85%8B%E6%96%AF%E6%96%B9%E7%A8%8B [2] /5045033/ss-1020635 [3].tw/class/mechancialDesign/abst/96_ppt_chi/ch9.pdf [4]/wiki/Finite_element_method [5]/doc/07f86158da205f4791e94d7b/17 [6] /blogs/meshing-considerations-linear-static-problems/